Vides ķīmijas pētījumu objekts ir atmosfēras, hidrosfēras, litosfēras, kā arī dzīvo organismu (biosfēras) piesārņojums, kas iekļauj gan cilvēka darbības rezultātā veidotas vielas, gan arī dabiskas izcelsmes vielu paaugstinātas koncentrācijas, vielu atrašanās formas un to pārvērtības. Vides ķīmija pēta arī vidi piesārņojošo vielu klātbūtni cilvēka organismā. Pētījumi ir saistīti ar piesārņojošo vielu analīzes metožu izstrādi, monitoringa veikšanu, piesārņojošo vielu avotu identifikāciju un vides kvalitātes ilgtermiņa mainības izpēti. Vides ķīmijas pētījumu mērķis ir vidē notiekošo procesu izpēte: vielu pārvērtības, vielu pārvērtības produktu veidošanās, vielu transformācija dzīvajos organismos (metabolisms, bioakumulācija, biodegradācija).

Pētījumi vides ķīmijā nodrošina sabiedrību ar informāciju par vides piesārņojumu, pamato normatīvo aktu izstrādi vides piesārņojuma novēršanai (vides politika) un rīcības, lai mazinātu vides piesārņojumu (vides pārvaldība). Vides ķīmijas pētījumu lauks iekļauj arī vides tehnoloģiju zinātnisko pamatu izstrādi. Vides ķīmijas pētījumi saskaras ar pētniecību “zaļajā ķīmijā”, vides fizikā, ekoloģijā, vides inženierzinātnēs u. c. zinātnes un tehnoloģiju jomās.

Vides ķīmiju kā interdisciplināru zinātni veido vairākas apakšnozares, kas atspoguļo gan saikni ar klasiskajām zinātnes nozarēm un apakšnozarēm, gan, no otras puses, nozares problēmorientēto raksturu. Kā nozīmīgākās vides ķīmijas apakšnozares var izdalīt vides analītisko ķīmiju, bioģeoķīmiju, ūdeņu ķīmiju (hidroķīmiju) un gaisa ķīmiju.

Vides ķīmijas teorētisko koncepciju pamatā ir uzskats, ka zinātnes galvenā vērtība ir ne tikai jaunas zināšanas, bet tas, ka tas jaunais, ko zinātne rada, nedrīkst nodarīt kaitējumu ne cilvēkiem, ne citiem dzīvajiem organismiem un nedrīkst ilgtermiņā ietekmēt cilvēces pastāvēšanai nepieciešamos resursus. Līdz ar to vides ķīmijas pētījumi pēc būtības ir tendēti uz kopsakarību identifikāciju starp vielu plūsmām, to koncentrācijām un ietekmi uz cilvēku, lai nodrošinātu drošu ķīmisko vielu lietojumu.

Vides ķīmija izmanto plašu pētniecības metožu klāstu, kas mazina vai neveido vides piesārņojumu (piemēram, videi draudzīgi ekstrahenti – jonu šķidrumi), ierobežojot toksisku un noturīgu vielu (piemēram, izslēdzot freonu izmantošanu pētniecībā), cilvēkam bīstamu izpētes metožu (radioaktīvo elementu u. c.) izmantojumu. Atšķirībā no klasiskās ķīmijas tās iekļauj ne tikai laboratorijas izpētes metodes, bet arī pētījumus dabas vidē, pagātnē notikušu procesu rekonstruēšanu, vides procesu modelēšanu, vielu akumulāciju dzīvajos organismos atkarībā no to vietas ekosistēmās. Vienlaikus vides ķīmijas pētījumu objekts ir jaunu izpētes un vides analīzes metožu un monitoringa metožu izstrāde. Pētījumu salīdzināmības nodrošināšanai kritiski nozīmīgi ir veidot vides paraugu bankas (dažādu vides paraugu, piemēram, skuju, zivju audu, augsnes u. c. objektu glabātuves), kas nodrošinātu salīdzināmu analīžu veikšanu visā pasaulē, arī veicot retrospektīvas analīzes.

Vides ķīmijas pētījumu rašanās laiks saistās ar 20. gs. sākumu, kad attīstījās vides paraugu analīzes metodes. Turpmāka vides ķīmijas attīstība saistās ar procesu izpēti konkrētās vidēs, nosakāmo vielu spektra paplašināšanos. Vides ķīmijas pirmsākumi meklējami analītiskās un fizikālās ķīmijas pētījumu virzienos. Vides ķīmijas kā nozares izveides, satura, pētījumu metožu attīstība ir saistīta ar vides zinātnes pirmsākumiem un tās kā nozares izveidi, sākot ar 20. gs. 60. gadiem. Vides ķīmijas attīstību lielā mērā ietekmē vides problemātikas aktualitāte un nozīmīgie izpētes objekti, vispirms saistībā ar vides piesārņojuma izpēti. Ja 20. gs. 60. gados galvenā vērība tika pievērsta vides paskābināšanās jautājumiem un pesticīdu ietekmēm, tad jau 70. un 80. gados uzmanības centrā nokļuva noturīgās vidi piesārņojošās vielas, piemēram, polihlorētie bifenili, dioksīni, kā arī smagie metāli un toksiskie mikroelementi. Turpmākā attīstības gaitā par nozīmīgu izpētes objektu ir kļuvuši vielu un elementu aprites bioģeoķīmiskie cikli (vielu un elementu pārvietošanās, plūsmas un uzkrāšanās atmosfērā, hidrosfērā, litosfērā un biosfērā), īpaši saistībā ar oglekļa apriti un cilvēka ietekmi uz vielu plūsmām vidē. Tiek pievērsta liela vērība dabiskas izcelsmes vielām, kuru iedarbība paaugstinātās koncentrācijās ir bīstama cilvēkam, piemēram, arsēna klātbūtnei dzeramajā ūdenī.

Vides ķīmijas pētniecības centrā mūsdienās ir vielas (tiek lietots apzīmējums “jaunās” vidi piesārņojošas vielas – angļu emerging pollutants), kuras tiek izmantotas mūsdienu tehnoloģijās (kuru ražošana un lietojums ir attīstījušies kopš 21. gs.), vai arī vielas, kuru ietekmei līdz šim netika pievērsta uzmanība. Nozīmīgs izpētes objekts mūsdienās ir farmācijā un veterinārmedicīnā izmantotas vielas, jo visas šīs vielas ir ar augstu bioloģisko aktivitāti, bet daudzas no tām ir noturīgas vidē, līdz ar to spējot ietekmēt vidi, kurā tās nonāk. Intensīvi tiek pētīti produkti un vielas, kuru izstrāde un izmantošanas risinājumi sadzīvē un tehnoloģijās tikai attīstās, piemēram, nanomateriāli un nanotehnoloģijas.

Pētījumi vides ķīmijā, ņemot vērā piesārņojošo vielu tiešo ietekmi uz cilvēku dzīves kvalitāti, dabas vidi un resursu pieejamību, vienmēr ir bijuši sabiedrības uzmanības centrā, jau sākot ar atmosfēras paskābināšanās ietekmju izpēti un seku pierādīšanu, ietverot vides piesārņojumu ar pesticīdiem, smagajiem metāliem, radionuklīdiem u. c. vielām, kā arī gaisa, ūdens, augsnes, pārtikas piesārņojumu. Vides ķīmijas pētījumu nozīmīgums saistās ar to, ka piesārņojošo vielu pierādītās ietekmes ir sekmējušas starptautiskas (un sekojoši daudzu valstu nacionālas) vides likumdošanas izveidi, lai mazinātu vides piesārņojuma veidošanos un piesārņojuma ietekmes. Vides piesārņojuma ietekmju nozīmīgums ir nodrošinājis vides likumdošanas sistēmas izveidi un tieši noteicis tādu starptautisku normatīvo aktu kā Stokholmas, Bāzeles, Roterdamas konvenciju pieņemšanu par bīstamo atkritumu plūsmām, noturīgām vidi piesārņojošajām organiskajām vielām, Eiropas Savienības regulu (piemēram, Eiropas Parlamenta un Padomes Regula (EK) Nr. 1907/2006 (2006. gada 18. decembris), kas attiecas uz ķimikāliju reģistrēšanu, vērtēšanu, licencēšanu un ierobežošanu (REACH) un ar kuru izveido Eiropas Ķimikāliju aģentūru) pieņemšanu u. c. aktivitātes.

Maksa Planka Bioģeoķīmijas institūts (Max-Planck-Institut für Biogeochemie), Jēna, Vācija, Norvēģijas gaisa pētniecības institūts (Norsk institutt for luftforskning), Hjellera, Norvēģija, Aravas Vides pētījumu institūts (Arava Institute for Environmental Studies), Ketura, Izraēla, Stokholmas vides pētījumu institūts (Stockholm Environment Institute), Zviedrija, Vides institūts (Institute on the Environment), Minesota, ASV.

Handbook of Environmental Chemistry (kopš 1980. gada; Springer), Environmental Chemistry and Toxicology (kopš 1979. gada; Wiley), Chemosphere (kopš 1972. gada; Elsevier), Environmental Pollution (kopš 1987. gada; Elsevier), Environmental Chemistry Letters (kopš 1992. gada; Springer).

Vides ķīmijas nozīmīgāko zinātnieku un veidotāju vidū var minēt amerikāņu vides ķīmiķi Stenliju Menahemu (Stanley E. Manahan), austriešu vides ķīmiķi Oto Hutcingeru (Otto Hutzinger), austrāliešu atmosfēras ķīmiķi Pīteru Brimblkūmu (Peter Brimblecombe) un citus. Nozīmīgs sasniegums vides ķīmijā ir 1995. gadā Mario Molina (Mario José Molina-Pasquel Henríquez) iegūtā Nobela prēmija par pētījumiem atmosfērās ķīmijā un ozona slāņa sabrukšanas procesu izpētē.